Elektropneumatik Grundstufe

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1 Elektropneumatik Grundstufe Arbeitsbuch TP 201 Mit CD-ROM +24 V 1 2 -SF KF KF1 A1 A2 -MB1 0V MM1 -RZ RZ QM MB Festo Didactic de

2 Bestell-Nr.: Stand: 06/2016 Autoren: Markus Pany, Sabine Scharf, Ralph-Christoph Weber Redaktion: Frank Ebel Grafik: Doris Schwarzenberger Layout: 04/2016, Frank Ebel Festo Didactic SE, Rechbergstraße 3, Denkendorf, Deutschland, 2016 Alle Rechte vorbehalten Der Käufer erhält ein einfaches, nicht-ausschließliches, zeitlich unbeschränktes und geografisch nur auf die Nutzung innerhalb des Standortes/Sitz des Käufers beschränktes Nutzungsrecht wie folgt. Der Käufer ist berechtigt, die Inhalte des Werkes zur Fortbildung seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, des Standortes zu nutzen und hierzu auch Teile der Inhalte zur Erstellung eigener Fortbildungsunterlagen zur Fortbildung seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Standortes unter Angabe der Quelle zu verwenden und für die Fortbildung am Standort zu kopieren. Bei Schulen/Hochschulen und Ausbildungsstätten umfasst das Nutzungsrecht auch die Nutzung für deren Schüler, Lehrgangsteilnehmer und Studenten des Standortes für den Unterricht. Ausgeschlossen ist in jedem Fall das Recht zur Veröffentlichung sowie zur Einstellung und Nutzung in Intranet- und Internet- sowie LMS-Plattformen und Datenbanken wie z. B. Moodle, die den Zugriff einer Vielzahl von Nutzern auch außerhalb des Standortes des Käufers ermöglichen. Weitere Rechte zu Weitergabe, Vervielfältigungen, Kopien, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen sowie die Übertragung, Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen, unabhängig ob ganz oder in Teilen, bedürfen der vorherigen Zustimmung der Festo Didactic. Hinweis Soweit in diesem Arbeitsbuch nur von Lehrer, Schüler etc. die Rede ist, sind selbstverständlich auch Lehrerinnen, Schülerinnen etc. gemeint. Die Verwendung nur einer Geschlechtsform soll keine geschlechtsspezifische Benachteiligung sein, sondern dient nur der besseren Lesbarkeit und dem besseren Verständnis der Formulierungen.

3 Inhalt Bestimmungsgemäße Verwendung V Vorwort VI Einleitung IX Arbeits- und Sicherheitshinweise X Trainingspaket Elektropneumatik (TP 200) XIII Lernziele der Grundstufe (TP 201) XIV Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben XV Gerätesatz der Grundstufe (TP 201) XVII Zuordnung von Komponenten und Aufgaben XXI Hinweise für den Lehrer/Ausbilder XXII Struktur der Aufgaben XXIII Referenzkennzeichnung der Geräte XXIV Inhalte der CD-ROM XXIV Aufgaben und Lösungen Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 3 Aufgabe 2: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung 15 Aufgabe 3: Verschließen von Dosen 25 Aufgabe 4: Abfüllen von Kunststoffgranulat 35 Aufgabe 5: Umlenken von Paketen 45 Aufgabe 6: Ausschieben von Brettern aus einem Schachtmagazin 55 Aufgabe 7: Optimieren der Prüfung von Getränkekisten 67 Aufgabe 8: Verschieben von Rollenbändern 79 Aufgabe 9: Umlenken von Flaschen 89 Aufgabe 10: Stanzen von Montagekeilen 101 Aufgabe 11: Palettieren von Dachziegeln 111 Aufgabe 12: Beheben einer Störung in einer Paletten-Ladestation 121 Festo Didactic III

4 Inhalt Aufgaben und Arbeitsblätter Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 3 Aufgabe 2: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung 15 Aufgabe 3: Verschließen von Dosen 25 Aufgabe 4: Abfüllen von Kunststoffgranulat 35 Aufgabe 5: Umlenken von Paketen 45 Aufgabe 6: Ausschieben von Brettern aus einem Schachtmagazin 55 Aufgabe 7: Optimieren der Prüfung von Getränkekisten 67 Aufgabe 8: Verschieben von Rollenbändern 79 Aufgabe 9: Umlenken von Flaschen 89 Aufgabe 10: Stanzen von Montagekeilen 101 Aufgabe 11: Palettieren von Dachziegeln 111 Aufgabe 12: Beheben einer Störung in einer Paletten-Ladestation 121 IV Festo Didactic

5 Bestimmungsgemäße Verwendung Das Trainingspaket Elektropneumatik, Grundstufe ist nur zu benutzen: für die bestimmungsgemäße Verwendung im Lehr- und Ausbildungsbetrieb in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand Die Komponenten des Trainingspakets sind nach dem heutigen Stand der Technik und den anerkannten sicherheitstechnischen Regeln gebaut. Dennoch können bei unsachgemäßer Verwendung Gefahren für Leib und Leben des Benutzers oder Dritter und Beeinträchtigungen der Komponenten entstehen. Das Lernsystem von Festo Didactic ist ausschließlich für die Aus- und Weiterbildung im Bereich Automatisierung und Technik entwickelt und hergestellt. Das Ausbildungsunternehmen und/oder die Ausbildenden hat/haben dafür Sorge zu tragen, dass die Auszubildenden die Sicherheitsvorkehrungen, die in diesem Arbeitsbuch beschrieben sind, beachten. Festo Didactic schließt hiermit jegliche Haftung für Schäden des Auszubildenden, des Ausbildungsunternehmens und/oder sonstiger Dritter aus, die bei Gebrauch/Einsatz dieses Gerätesatzes außerhalb einer reinen Ausbildungssituation auftreten; es sei denn Festo Didactic hat solche Schäden vorsätzlich oder grob fahrlässig verursacht. Festo Didactic V

6 Vorwort Das Lernsystem Automatisierung und Technik von Festo Didactic orientiert sich an unterschiedlichen Bildungsvoraussetzungen und beruflichen Anforderungen. Abgeleitet hieraus ergibt sich die Gliederung des Lernsystems: Technologieorientierte Trainingspakete Mechatronik und Fabrikautomation Prozessautomation und Regelungstechnik Mobile Robotik Hybride Lernfabriken Parallel zu den Entwicklungen im Bildungsbereich und in der beruflichen Praxis wird das Lernsystem Automatisierung und Technik laufend aktualisiert und erweitert. Die technologieorientierten Trainingspakete befassen sich mit den Technologien Pneumatik, Elektropneumatik, Regelpneumatik, Hydraulik, Elektrohydraulik, Proportionalhydraulik, Regelhydraulik, Mobilhydraulik, Speicherprogrammierbare Steuerungen, Sensorik, Elektrotechnik, Elektronik und elektrischen Antrieben. Der modulare Aufbau des Lernsystems ermöglicht Anwendungen, die über die Grenzen der einzelnen Trainingspakete hinausgehen. Beispielsweise sind SPS-Ansteuerungen von pneumatischen, hydraulischen und elektrischen Antrieben möglich. VI Festo Didactic

7 Alle Trainingspakete setzen sich aus den folgenden Elementen zusammen: Hardware Medien Seminare Hardware Die Hardware der Trainingspakete besteht aus didaktisch aufbereiteten Industriekomponenten und Systemen. Die Komponentenauswahl und Ausführung in den Trainingspaketen ist speziell an die Projekte der begleitenden Medien angepasst. Medien Die Medien zu den einzelnen Themengebieten sind den Bereichen Teachware und Software zugeordnet. Die praxisorientierte Teachware umfasst: Fach- und Lehrbücher (Standardwerke zur Vermittlung fundamentaler Kenntnisse) Arbeitsbücher (praktische Aufgaben mit ergänzenden Hinweisen und Musterlösungen) Lexika, Handbücher, Fachbücher (bieten Fachinformationen zu vertiefenden Themenbereichen) Foliensammlungen und Videos (zur anschaulichen und lebendigen Unterrichtsgestaltung) Poster (für die übersichtliche Darstellung von Sachverhalten) Aus dem Bereich Software werden Programme für die folgenden Anwendungen bereitgestellt: Digitale Lernprogramme (didaktisch und medial aufbereitete Lerninhalte) Simulationssoftware Visualisierungssoftware Software zur Messdatenerfassung Projektierungs- und Konstruktionssoftware Programmiersoftware für Speicherprogrammierbare Steuerungen Die Lehr- und Lernmedien sind in mehreren Sprachen verfügbar. Sie sind für den Einsatz im Unterricht konzipiert, aber auch für ein Selbststudium geeignet. Lizenzarten der Arbeitsbücher Für Arbeitsbücher bieten wir Ihnen die drei folgenden Lizenzarten an: HomeUse-Lizenz Für den privaten Anwender. Sie bestellen das Arbeitsbuch online als PDF-Dokument. Alle Seiten des Arbeitsbuchs sind mit einem Wasserzeichen versehen. Das PDF-Dokument können Sie auf Ihrem PC abspeichern, ausdrucken und bearbeiten. Die Multimedia CD-ROM ist nicht im Lieferumfang enthalten. Campus-Lizenz Der Standard für den kommerziellen Einsatz. Sie bestellen eine gedruckte Version des Arbeitsbuchs mit Multimedia CD-ROM in der von Ihnen gewünschten Sprache. Die auf der Multimedia CD-ROM gespeicherten Dateien können Sie auf Ihrem PC abspeichern, ausdrucken und bearbeiten. Festo Didactic VII

8 Enterprise-Lizenz Für Großunternehmen und Bildungseinrichtungen mit mehreren Standorten. Sie bestellen entweder eine gedruckte Version des Arbeitsbuchs in der von Ihnen gewünschten Sprache mit einer Multimedia CD-ROM mit mehrsprachigen Inhalten oder eine Multimedia CD-ROM mit mehrsprachigen Inhalten. Die auf der Multimedia CD-ROM gespeicherten Dateien können Sie auf Ihrem PC abspeichern, ausdrucken und bearbeiten. Hinweis Die vollständigen Nutzungsrechte richten sich nach den Regelungen im Impressum des erworbenen Arbeitsbuchs. Seminare Ein umfassendes Seminarangebot zu den Inhalten der Trainingspakete rundet das Angebot in Aus- und Weiterbildung ab. Haben Sie Tipps, Anregungen oder Vorschläge zur Verbesserung dieses Arbeitsbuchs? Dann senden Sie diese bitte per an Die Autoren und Festo Didactic freuen sich auf Ihre Rückmeldung. VIII Festo Didactic

9 Einleitung Das vorliegende Arbeitsbuch ist ein Element aus dem Lernsystem Automatisierung und Technik von Festo Didactic. Das System bildet eine solide Grundlage für eine praxisorientierte Aus- und Weiterbildung. Das Technologiepaket TP 200 enthält ausschließlich elektropneumatische Steuerungen. Die Grundstufe TP 201 eignet sich für die Grundausbildung in elektropneumatischer Steuerungstechnik. Es werden Kenntnisse über die physikalischen Grundlagen der Elektropneumatik sowie Funktion und Einsatz elektropneumatischer Geräte vermittelt. Mit dem Gerätesatz können einfache elektropneumatische Steuerungen aufgebaut werden. Die Aufbaustufe TP 202 ist auf die Weiterbildung in elektropneumatischer Steuerungstechnik ausgerichtet. Mit den beiden Gerätesätzen können umfangreiche kombinatorische Schaltungen mit Verknüpfungen der Eingangs- und Ausgangssignale sowie Programmsteuerungen aufgebaut werden. Technische Voraussetzungen für den Aufbau der Steuerungen sind: Ein Learnline oder Learntop-S Arbeitsplatz ausgestattet mit einer Festo Didactic Profilplatte. Die Profilplatte hat 14 parallele T Nuten im Abstand von je 50 mm. Ein kurzschlusssicheres Netzgerät (Eingang: 230 V, 50 Hz, Ausgang: 24 V, max. 5 A) zur Spannungsversorgung. Ein mobiler, schallgedämpfter Verdichter (230 V, maximal 800 kpa = 8 bar) zur Druckluftversorgung. Der Arbeitsdruck soll maximal p = 600 kpa = 6 bar betragen. Eine optimale Ablaufsicherheit erreichen Sie, wenn die Steuerung bei einem Arbeitsdruck von p = 5oo kpa = 5 bar ölfrei betrieben wird. Mit dem Gerätesatz der Grundstufe TP 201 werden die kompletten Steuerungen der 12 Aufgabenstellungen aufgebaut. Die theoretischen Grundlagen für das Verständnis der Aufgaben dieses Arbeitsbuchs können dem Lehrbuch Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik entnommen werden. Des Weiteren stehen Datenblätter der einzelnen Komponenten (Zylinder, Ventile, Messgeräte usw.) zur Verfügung. Festo Didactic IX

10 Arbeits- und Sicherheitshinweise Allgemein Die Auszubildenden dürfen nur unter Aufsicht einer Ausbilderin/eines Ausbilders an den Schaltungen arbeiten. Betreiben Sie elektrische Geräte (z. B. Netzgeräte, Verdichter, Hydraulikaggregate) nur in Ausbildungsräumen, die mit einer Fehlerstromschutzeinrichtung (RCD) ausgestattet sind. Beachten Sie die Angaben der Datenblätter zu den einzelnen Komponenten, insbesondere auch alle Hinweise zur Sicherheit! Störungen, die die Sicherheit beeinträchtigen können, dürfen nicht erzeugt werden. Tragen Sie Ihre persönliche Schutzausrüstung (Schutzbrille, Sicherheitsschuhe), wenn Sie an den Schaltungen arbeiten. Mechanik Energieversorgung ausschalten! Schalten Sie sowohl die Arbeitsenergie als auch die Steuerenergie aus, bevor Sie an der Schaltung arbeiten. Greifen Sie nur bei Stillstand in den Aufbau. Beachten Sie mögliche Nachlaufzeiten von Antrieben. Montieren Sie alle Komponenten fest auf die Profilplatte. Stellen Sie sicher, dass Grenztaster nicht frontal betätigt werden. Verletzungsgefahr bei der Fehlersuche! Benutzen Sie zur Betätigung der Grenztaster ein Werkzeug, z. B. einen Schraubendreher. Stellen Sie alle Komponenten so auf, dass das Betätigen von Schaltern und Trenneinrichtungen nicht erschwert wird. Beachten Sie Angaben zur Platzierung der Komponenten. Elektrik Spannungsfrei schalten! Schalten Sie die Spannungsversorgung aus, bevor Sie an der Schaltung arbeiten. Beachten Sie, dass elektrische Energie in einzelnen Komponenten gespeichert sein kann. Informationen hierzu finden Sie in den Datenblättern und Bedienungsanleitungen der Komponenten. Verwenden Sie nur Schutzkleinspannungen, maximal 24 V DC. Herstellen bzw. Abbauen von elektrischen Anschlüssen Stellen Sie elektrische Anschlüsse nur in spannungslosem Zustand her. Bauen Sie elektrische Anschlüsse nur in spannungslosem Zustand ab. X Festo Didactic

11 Verwenden Sie für die elektrischen Anschlüsse nur Verbindungsleitungen mit Sicherheitssteckern. Verlegen Sie Verbindungsleitungen so, dass sie nicht geknickt oder geschert werden. Verlegen Sie Leitungen nicht über heiße Oberflächen. Heiße Oberflächen sind mit einem Warnsymbol entsprechend gekennzeichnet. Achten Sie darauf, dass Verbindungsleitungen nicht dauerhaft unter Zug stehen. Ziehen Sie beim Abbauen der Verbindungsleitungen nur an den Sicherheitssteckern, nicht an den Leitungen. Pneumatik Drucklos schalten! Schalten Sie die Druckluftversorgung aus, bevor Sie an der Schaltung arbeiten. Prüfen Sie mit Druckmessgeräten, ob die komplette Schaltung drucklos ist. Beachten Sie, dass in Druckspeichern Energie gespeichert sein kann. Informationen hierzu finden Sie in den Datenblättern und Bedienungsanleitungen der Komponenten. Überschreiten Sie nicht den zulässigen Druck von 600 kpa (6 bar). Schalten Sie die Druckluft erst ein, wenn Sie alle Schlauchverbindungen hergestellt und gesichert haben. Entkuppeln Sie keine Schläuche unter Druck. Verletzungsgefahr beim Einschalten von Druckluft! Zylinder können selbsttätig aus- und einfahren. Unfallgefahr durch ausfahrende Zylinder! Platzieren Sie pneumatische Zylinder immer so, dass der Arbeitsraum der Kolbenstange über den gesamten Hubbereich frei ist. Stellen Sie sicher, dass die Kolbenstange nicht gegen starre Komponenten des Aufbaus fahren kann. Unfallgefahr durch abspringende Schläuche! Verwenden Sie kürzest mögliche Schlauchverbindungen. Beim Abspringen von Schläuchen: Schalten Sie die Druckluftzufuhr sofort ab. Pneumatischer Schaltungsaufbau Verbinden Sie die Geräte mit dem Kunststoffschlauch mit 4 mm oder 6 mm Außendurchmesser. Stecken Sie dabei den Schlauch bis zum Anschlag in die Steckverbindung. Schalten Sie vor dem Schaltungsabbau die Druckluftversorgung ab. Pneumatischer Schaltungsabbau Drücken Sie den blauen Lösungsring nieder, der Schlauch kann abgezogen werden. Festo Didactic XI

12 Lärm durch ausströmende Druckluft Lärm durch ausströmende Druckluft kann schädlich für das Gehör sein. Reduzieren Sie den Lärm durch den Einsatz von Schalldämpfern oder tragen Sie einen Gehörschutz, falls der Lärm sich nicht vermeiden lässt. Alle Abluftanschlüsse der Komponenten der Gerätesätze sind mit Schalldämpfern versehen. Entfernen Sie diese Schalldämpfer nicht. Befestigungstechnik Die Trägerplatten der Geräte sind mit der Befestigungsvariante A, B, C oder D ausgestattet: Variante A, Rastsystem Leichte nicht belastbare Geräte (z. B. Wegeventile). Geräte einfach in die Nut der Profilplatte einklipsen. Lösen der Geräte durch Betätigung des blauen Hebels. Variante B, Drehsystem Mittelschwere belastbare Geräte (z. B. Antriebe). Diese Geräte werden durch Hammerschrauben auf die Profilplatte gespannt. Das Spannen bzw. Lösen erfolgt über die blaue Griffmutter. Variante C, Schraubsystem Für schwer belastbare Geräte bzw. Geräte die selten von der Profilplatte gelöst werden (z. B. Einschaltventil mit Filterregelventil). Die Geräte werden mit Zylinderschrauben und Hammermuttern befestigt. Variante D, Stecksystem Leichte nicht belastbare Geräte mit Steckbolzen (z. B. Meldeeinrichtung). Sie werden mit Steckadaptern befestigt. XII Festo Didactic

13 Trainingspaket Elektropneumatik (TP 200) Das Trainingspaket TP 200 besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Ausbildungsmitteln sowie Seminaren. Gegenstand dieses Paketes sind ausschließlich elektropneumatische Steuerungen. Einzelne Elemente aus dem Trainingspaket TP 200 können auch Bestandteil anderer Pakete sein. Wichtige Elemente des TP 200 Fester Arbeitsplatz mit Festo Didactic Profilplatte Verdichter (230 V, 0,55 kw, maximal 800 kpa = 8 bar) Gerätesätze oder Einzelkomponenten Optionale Lernmittel Komplette Laboreinrichtungen Medien Die Teachware zum Trainingspaket TP 200 besteht aus einem Lehrbuch und Arbeitsbüchern. Das Lehrbuch vermittelt die physikalischen und technischen Grundlagen der Pneumatik und der Elektropneumatik. Die Arbeitsbücher enthalten zu jeder Aufgabe die Aufgabenblätter, die Lösungen zu jedem einzelnen Arbeitsblatt und eine CD-ROM. Ein Satz gebrauchsfertiger Aufgaben- und Arbeitsblätter zu jeder Aufgabe wird mit jedem Arbeitsbuch geliefert. Datenblätter zu den Hardware-Komponenten werden mit dem Gerätesatz zur Verfügung gestellt. Medien Lehrbuch Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik Arbeitsbücher Elektropneumatik Grundstufe (TP 201) Elektropneumatik Aufbaustufe (TP 202) Optionale Teachware DVD Elektropneumatik und Elektrohydraulik, Grundstufe Simulationssoftware FluidSIM Pneumatik WBT Elektropneumatik, WBT Pneumatik WBTs Elektrik 1 + 2, WBTs Elektronik Schnittmodelle Satz mit Aufbewahrungskoffer Weitere Ausbildungsmittel ersehen Sie aus unseren Katalogen und im Internet. Das Lernsystem Automatisierung und Technik wird laufend aktualisiert und erweitert. Die Foliensätze, die Filme, CD-ROMs und DVDs sowie die Fachbücher werden in mehreren Sprachen angeboten. Festo Didactic XIII

14 Lernziele der Grundstufe (TP 201) Komponenten Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines einfachwirkenden Zylinders. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines doppeltwirkenden Zylinders. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines 3/2-Wege-Magnetventils. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines Magnetimpulsventils. Sie kennen den Aufbau und die Funktion von magnetischen Näherungsschaltern. Schaltungen Sie können Magnetventile den Anforderungen entsprechend auswählen. Sie können Betätigungsarten von Wegeventilen erkennen und skizzieren. Sie können Magnetventile umrüsten. Sie können eine direkte Ansteuerung erklären und aufbauen. Sie können eine indirekte Ansteuerung erklären und aufbauen. Sie kennen logische Funktionen und können diese aufbauen. Sie kennen verschiedene Arten der Endlagenkontrolle und können die geeignete Art auswählen. Sie kennen Selbsthalteschaltungen mit unterschiedlichem Verhalten. Sie können eine elektrische Selbsthalteschaltung mit dominierendem Ausschaltsignal erklären und aufbauen. Sie können eine druckabhängige Steuerung aufbauen. Sie kennen Weg-Schritt-Diagramme und können diese für vorgegebene Problemstellungen erstellen. Sie können eine Ablaufsteuerung mit zwei Zylindern realisieren. Sie können Fehler in einfachen elektropneumatischen Steuerungen erkennen und beheben. Messungen, Einstellungen und Berechnungen Sie können Kolbenkräfte nach vorgegebenen Werten berechnen. Sie können elektrische Kennwerte berechnen. XIV Festo Didactic

15 Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben Lernziele Aufgabe Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines einfachwirkenden Zylinders. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines doppeltwirkenden Zylinders. Sie können Kolbenkräfte nach vorgegebenen Werten berechnen. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines 3/2-Wege-Magnetventils. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines Magnetimpulsventils. Sie können Magnetventile den Anforderungen entsprechend auswählen. Sie können Betätigungsarten von Wegeventilen erkennen und skizzieren. Sie können Magnetventile umrüsten. Sie können eine direkte Ansteuerung erklären und aufbauen. Sie können eine indirekte Ansteuerung erklären und aufbauen. Sie kennen verschiedene Arten der Endlagenkontrolle und können die geeignete Art auswählen. Sie kennen logische Funktionen und können diese aufbauen. Sie können elektrische Kennwerte berechnen Festo Didactic XV

16 Aufgabe Lernziele Sie kennen Selbsthalteschaltungen mit unterschiedlichem Verhalten. Sie können eine elektrische Selbsthalteschaltung mit dominierendem Ausschaltsignal erklären und aufbauen. Sie können eine druckabhängige Steuerung aufbauen. Sie kennen Aufbau und Funktion von magnetischen Näherungsschaltern. Sie kennen Weg-Schritt- Diagramme und können diese für vorgegebene Problemstellungen erstellen. Sie können eine Ablaufsteuerung mit zwei Zylindern realisieren. Sie können Fehler in einfachen elektropneumatischen Steuerungen erkennen und beheben. XVI Festo Didactic

17 Gerätesatz der Grundstufe (TP 201) Dieser Gerätesatz ist für die Grundausbildung in elektropneumatischer Steuerungstechnik zusammengestellt. Er enthält alle Elemente, die für die Erarbeitung der vorgegebenen Lernziele erforderlich sind und kann mit anderen Gerätesätzen beliebig erweitert werden. Zum Aufbau funktionsfähiger Steuerungen werden zusätzlich die Profilplatte, ein elektrisches Netzgerät und eine Druckluftquelle benötigt. Gerätesatz der Grundstufe (TP 201), Bestell-Nr Menge Benennung Bestell-Nr. 1 2 x 3/2-Wege-Magnetventil, in Ruhestellung gesperrt /2-Wege-Magnetimpulsventil /2-Wege-Magnetventil Blindstopfen Doppeltwirkender Zylinder Drosselrückschlagventil Drucksensor Einfachwirkender Zylinder Einschaltventil mit Filterregelventil Grenztaster, elektrisch, Betätigung von links Grenztaster, elektrisch, Betätigung von rechts Näherungsschalter, elektronisch Näherungsschalter, optisch Relais, 3-fach Signaleingabe, elektrisch Steckhülse T-Steckverbinder Verteilerblock Kunststoffschlauch 4 x 0,75, 10 m Festo Didactic XVII

18 Symbole des Gerätesatzes Komponente Symbol Relais, 3-fach Signaleingabe, elektrisch 5/2-Wege-Magnetventil XVIII Festo Didactic

19 Komponente 3/2-Wege-Magnetventil, in Ruhestellung gesperrt Symbol Interner Aufbau Darstellung im Schaltplan 5/2-Wege-Magnetimpulsventil Näherungsschalter, elektronisch Drucksensor Näherungsschalter, optisch Grenztaster, elektrisch Festo Didactic XIX

20 Komponente Symbol Drosselrückschlagventil Einfachwirkender Zylinder Doppeltwirkender Zylinder Einschaltventil mit Filterregelventil Verteilerblock XX Festo Didactic

21 Zuordnung von Komponenten und Aufgaben Komponente Aufgabe Zylinder, einfachwirkend Zylinder, doppeltwirkend Drosselrückschlagventil /2-Wege-Magnetventil, Ruhestellung geschlossen 1 (1) 1 1 5/2-Wege-Magnetventil /2-Wege-Magnetimpulsventils Drucksensor 1 Grenztaster, elektrisch 1 2 Näherungsschalter, elektronisch Näherungsschalter, optisch 1 1 Taster, elektrisch, Schließer Taster, elektrisch, Öffner 1 1 Relais Verteilerblock Einschaltventil mit Filterregelventil Netzgerät 24 V DC Festo Didactic XXI

22 Hinweise für den Lehrer/Ausbilder Lernziele Das Groblernziel der vorliegenden Aufgabensammlung ist der systematische Entwurf von Schaltplänen sowie der praktische Aufbau der Steuerung auf der Profilplatte. Durch diese direkte Wechselwirkung von Theorie und Praxis ist ein schneller Lernfortschritt gewährleistet. Konkrete Einzellernziele sind jeder Aufgabenstellung zugeordnet. Wichtige Lernziele der Nachbereitung stehen in Klammern. Richtzeit Die benötigte Zeit für das Durcharbeiten der Aufgabenstellung hängt vom Vorwissen der Lernenden ab. Mit Facharbeiterausbildung im Metall- oder Elektrobereich: ca. 2 Wochen. Mit Techniker- oder Ingenieurausbildung: ca. 1 Woche. Komponenten des Gerätesatzes Lehrbuch, Arbeitsbuch und Gerätesatz sind aufeinander abgestimmt. Für alle 12 Aufgaben benötigen Sie nur die Komponenten eines Gerätesatzes TP 201. Jede Aufgabe kann auf einer Profilplatte mit mindestens 700 mm Breite aufgebaut werden. Normen Im vorliegenden Arbeitsbuch werden die folgenden Normen angewendet: ISO : Fluidtechnik, Graphische Symbole und Schaltpläne, Symbole DIN EN : Industrielle Systeme, Anlagen und Ausrüstungen und Industrieprodukte; Strukturierungsprinzipien und Referenzkennzeichnung Kennzeichnung der Lösungen Lösungstexte und Ergänzungen in Grafiken oder Diagrammen sind rot dargestellt. Kennzeichnungen in den Arbeitsblättern Zu ergänzende Texte sind durch Schreiblinien oder graue Tabellenzellen gekennzeichnet. Zu ergänzende Grafiken sind durch Raster hinterlegt. Hinweise für den Unterricht Hier werden zusätzliche Informationen zu den einzelnen Komponenten und den aufgebauten Steuerungen gegeben. Diese Hinweise sind in der Aufgabensammlung nicht enthalten. XXII Festo Didactic

23 Lösungen Die in diesem Arbeitsbuch angegebenen Lösungen sind Ergebnisse von Testmessungen. Die Resultate Ihrer Messungen können von diesen Daten abweichen. Lernfelder Im Folgenden ist eine Zuordnung der Lernfelder der Berufsschule auf das Ausbildungsthema Fluidtechnik für ausgewählte Ausbildungsberufe dargestellt. Ausbildungsberuf Lernfeld Thema Elektroniker/in für Automatisierungstechnik 3 Steuerungen analysieren und anpassen 6 Anlagen realisieren und deren Sicherheit prüfen Industriemechaniker/in 6 Installieren und In Betrieb nehmen steuerungstechnischer Systeme Mechatroniker/in 4 Untersuchen der Energie- und Informationsflüsse in elektrischen, pneumatischen und hydraulischen Baugruppen 7 Realisieren mechatronischer Teilsysteme Struktur der Aufgaben Alle 12 Aufgaben haben den gleichen methodischen Aufbau. Die Aufgaben sind gegliedert in: Titel Lernziele Problemstellung Lageplan Randbedingungen Arbeitsaufträge Arbeitshilfen Arbeitsblätter Das Arbeitsbuch enthält die Lösung zu jedem Aufgabenblatt aller 12 Aufgaben. Festo Didactic XXIII

24 Referenzkennzeichnung der Geräte Die Referenzkennzeichnung in den Schaltplänen erfolgt nach DIN EN : Industrielle Systeme, Anlagen und Ausrüstungen und Industrieprodukte Strukturierungsprinzipien und Referenzkennzeichnung Teil 2: Klassifizierung von Objekten und Kennbuchstaben von Klassen. Der produktbezogene Aspekt der Geräte wird betrachtet, daher beginnen alle Referenzkennzeichen mit einem Bindestrich. Abhängig vom Gerät werden Kennbuchstaben vergeben. Haben mehrere Geräte innerhalb eines Schaltkreises den gleichen Kennbuchstaben, werden diese Geräte durchnummeriert. Zylinder: -MM1, -MM2,... Ventile: -QM1, -QM2, -KH1, -KH2, -RM1, -RZ1, Sensoren: -BG1, -BG2, -BF1, -BP1,... Signaleingabe: -SF1, -SF2, -SJ1, -SJ2,... Zubehör: -AZ1, -AZ2, -XM1, -XM2, -PG1, Inhalte der CD-ROM Bei den Lizenzarten Campus-Lizenz und Enterprise-Lizenz wird mit dem Arbeitsbuch eine Multimedia CD-ROM geliefert. Das komplette Arbeitsbuch ist auf dieser CD-ROM als PDF-Datei gespeichert. Zusätzlich stellt die CD-ROM Ihnen ergänzende Medien zur Verfügung. Die CD-ROM hat folgende Struktur: Bedienungsanleitungen Bilder FluidSIM Schaltpläne Präsentationen Videos Bedienungsanleitungen Bedienungsanleitungen für verschiedene Geräte des Technologiepakets stehen zur Verfügung. Diese Anleitungen helfen bei Einsatz und Inbetriebnahme der Geräte. Bilder Fotos und Grafiken von Komponenten und industriellen Anwendungen werden bereitgestellt. Hiermit können eigene Aufgabenstellungen illustriert werden. Auch Projektpräsentationen können durch den Einsatz dieser Abbildungen ergänzt werden. FluidSIM Schaltpläne Für alle Aufgaben des Trainingspakets sind die FluidSIM Schaltpläne in diesem Verzeichnis hinterlegt. XXIV Festo Didactic

25 Präsentationen Kurzpräsentationen für Geräte des Technologiepakets sind in diesem Verzeichnis gespeichert. Diese Präsentationen können z.b. bei der Erstellung von Projektpräsentationen verwendet werden. Videos Einige Videos industrieller Anwendungen runden die Medien zum Technologiepaket ab. In kurzen Sequenzen werden Anwendungen in realer Umgebung dargestellt. Festo Didactic XXV

26 XXVI Festo Didactic

27 Inhalt Aufgaben und Lösungen Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 3 Aufgabe 2: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung 15 Aufgabe 3: Verschließen von Dosen 25 Aufgabe 4: Abfüllen von Kunststoffgranulat 35 Aufgabe 5: Umlenken von Paketen 45 Aufgabe 6: Ausschieben von Brettern aus einem Schachtmagazin 55 Aufgabe 7: Optimieren der Prüfung von Getränkekisten 67 Aufgabe 8: Verschieben von Rollenbändern 79 Aufgabe 9: Umlenken von Flaschen 89 Aufgabe 10: Stanzen von Montagekeilen 101 Aufgabe 11: Palettieren von Dachziegeln 111 Aufgabe 12: Beheben einer Störung in einer Paletten-Ladestation 121

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29 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten Lernziele Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben, kennen Sie den Aufbau und die Funktion eines einfachwirkenden Zylinders. kennen Sie den Aufbau und die Funktion eines 3/2-Wege-Magnetventils. können Sie Betätigungsarten von Wegeventilen erkennen und skizzieren. können Sie eine direkte Ansteuerung erklären und aufbauen. Problemstellung Mit einer Prüfeinrichtung werden Getränkekisten auf ihre Vollständigkeit geprüft. Unvollständige Kisten werden durch Drücken eines Tastschalters vom Rollenband geschoben. Entwickeln Sie eine Steuerung, mit der dieser Prozess durchgeführt werden kann. Lageplan Prüfvorrichtung für Getränkekisten

30 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten Beschreibung des Prozesses 1. An einem Handarbeitsplatz werden Getränkekisten kontrolliert. 2. Durch Drücken eines Tastschalters schiebt die Kolbenstange eines einfachwirkenden Zylinders nicht komplett gefüllte Getränkekisten von der Transportbahn. 3. Nach Loslassen des Tastschalters fährt die Kolbenstange in die hintere Endlage zurück. Randbedingungen Es soll ein einfachwirkender Zylinder eingesetzt werden. Die Steuerung des Zylinders soll durch einen Tastschalter ausgeführt werden. Bei Energieausfall soll die Kolbenstange des Zylinders in die hintere Endlage einfahren. Arbeitsaufträge 1. Beschreiben Sie die Funktion pneumatischer Arbeitselemente. 2. Ergänzen Sie die Schaltzeichen von Magnetventilen. 3. Beschreiben Sie die Bedeutung und Funktion von Anschlussbezeichnungen von Ventilen. 4. Beschreiben Sie den Einfluss der Ruhestellung von Wegeventilen auf den Bewegungsablauf eines Zylinders. 5. Beschreiben Sie die Funktion unterschiedlicher Ventiltypen. 6. Erklären Sie den Unterschied zwischen direkter und indirekter Ansteuerung. 7. Beschreiben Sie die Bauart und Funktion von elektrischen Schaltern. 8. Ergänzen Sie den pneumatischen und den elektrischen Schaltplan. 9. Ergänzen Sie die Geräteliste. 10. Bauen Sie den pneumatischen und elektrischen Teil der Steuerung auf. 11. Überprüfen Sie den Steuerungsaufbau. 12. Beschreiben Sie den Ablauf der Steuerung. Arbeitshilfen Tabellenbücher Lehrbuch Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik Datenblätter der Komponenten Konstruktions- und Simulationssoftware FluidSIM P WBT Elektropneumatik 4 Festo Didactic

31 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 1. Funktion pneumatischer Arbeitselemente Information Pneumatische Arbeitselemente lassen sich in zwei Gruppen unterteilen: Arbeitselemente mit geradliniger Bewegung Arbeitselemente mit drehender Bewegung Beschreiben Sie die abgebildeten Arbeitselemente und ihre Funktion. Einfachwirkender Zylinder, Rückstellfeder im Kolbenraum, Rückhub durch Druckluft, Vorhub durch Rückstellfeder Funktion Die Kolbenstange dieses einfachwirkenden Zylinders wird durch Zuschalten der Druckluft in die hintere Endlage gebracht. Nach Abschalten der Druckluft und Entlüften des Kolbenstangenraums wird der Kolben durch eine Rückstellfeder im Kolbenraum in die vordere Endlage gebracht. Einfachwirkender Zylinder, Rückstellfeder im Kolbenstangenraum, Vorhub durch Druckluft, Rückhub durch Rückstellfeder Funktion Die Kolbenstange dieses einfachwirkenden Zylinders wird durch Zuschalten der Druckluft in die vordere Endlage gebracht. Nach Abschalten der Druckluft und Entlüften des Kolbenraums wird der Kolben durch eine Rückstellfeder in die hintere Endlage gebracht. Festo Didactic

32 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten Pneumatischer Schwenkantrieb (drehender Antrieb), mit begrenztem Schwenkbereich Funktion Dieser Schwenkzylinder ist doppeltwirkend und wird durch wechselseitiges Zuschalten der Druckluft umgesteuert. 2. Schaltzeichen von Magnetventilen Ergänzen Sie die Schaltzeichen mit Hilfe der Beschreibungen der entsprechenden Komponenten. Direkt gesteuertes 3/2-Wege-Magnetventil, in Ruhestellung geöffnet, mit Handhilfsbetätigung, Rückstellung durch Luftfeder Vorgesteuertes 3/2-Wege-Magnetventil, in Ruhestellung gesperrt, mit Handhilfsbetätigung, Rückstellung durch mechanische Feder 6 Festo Didactic

33 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 3. Anschlussbezeichnungen von Ventilen Information Um eine falsche Verschlauchung von Wegeventilen zu vermeiden, werden die Ventilanschlüsse (Arbeits- und Steuerleitungen) sowohl am Ventil selbst als auch im Schaltplan nach ISO gekennzeichnet. Beschreiben Sie Bedeutung und Funktion der nachstehenden Anschlussbezeichnungen. Anschlussbezeichnung Bedeutung und Funktion 1 Druckluftanschluss 2, 4 Arbeitsanschluss 3, 5 Abluftanschluss /84 Steueranschluss Funktion bei Betätigung: Verbinden des Druckluftanschlusses 1 und des Arbeitsanschlusses 2. Steueranschluss Funktion bei Betätigung: Verbinden des Druckluftanschlusses 1 und des Arbeitsanschlusses 4. Steueranschluss Funktion bei Betätigung: Sperren des Druckluftanschlusses 1. Steuerleitung, bei vorgesteuerten oder druckluftbetätigten Wegeventilen Funktion bei Betätigung: Hilfssteuerluftentlüftung Festo Didactic

34 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 4. Ruhestellung von Wegeventilen Information Ein elektrisch betätigtes 3/2-Wege-Magnetventil hat zwei Schaltpositionen. Es kann in Ruhestellung (unbetätigt) bzw. in Schaltstellung (betätigt) sein. In Ruhestellung kann das Ventil gesperrt oder geöffnet sein. Ein einfachwirkender Zylinder wird von einem elektrisch betätigten 3/2-Wege-Magnetventil angesteuert. Beschreiben Sie die Auswirkungen, die sich durch die unterschiedlichen Ruhestellungen auf den Bewegungsablauf des Zylinders ergeben: 3/2-Wege-Magnetventil, Ruhestellung gesperrt Das eingesetzte Magnetventil wird durch Anlegen von Spannung an die Magnetspule umgesteuert. Der Durchfluss vom Druckluftanschluss 1 zum Arbeitsanschluss 2 wird freigegeben. Nach Wegnahme des Signals wird das Ventil durch eine Rückstellfeder wieder in die Ausgangslage gebracht und der Druckluftanschluss 1 (und somit der Durchfluss) wird gesperrt. Ist die Magnetspule des Wegeventils stromlos, wird der Kolbenraum des Zylinders über den Abluftanschluss 3 des Wegeventils entlüftet. Die Kolbenstange ist eingefahren. Wird die Magnetspule von Strom durchflossen, schaltet das Wegeventil und der Kolbenraum wird belüftet. Die Kolbenstange fährt aus. Wird die Magnetspule stromlos, schaltet das Ventil zurück. Der Kolbenraum wird entlüftet und die Kolbenstange fährt ein. Somit ist der Bewegungsablauf: -MM1+, -MM1-3/2-Wege-Magnetventil, Ruhestellung geöffnet Das eingesetzte Magnetventil wird durch Anlegen von Spannung an die Magnetspule umgesteuert. Der Druckluftanschluss 1 (und somit der Durchfluss) wird gesperrt. Nach Wegnahme des Signals wird das Ventil durch eine Rückstellfeder wieder in die Ausgangslage gebracht. Der Durchfluss von Druckluftanschluss 1 nach Arbeitsanschluss 2 wird freigegeben. Ist die Magnetspule des Wegeventils stromlos, wird der Kolbenraum des Zylinders über das Wegeventil belüftet. Die Kolbenstange ist ausgefahren. Wird die Magnetspule von Strom durchflossen, schaltet das Wegeventil und der Kolbenraum wird über den Abluftanschluss 3 des Wegeventils entlüftet. Die Kolbenstange fährt ein. Wird die Magnetspule stromlos, schaltet das Ventil zurück. Der Kolbenraum wird belüftet und die Kolbenstange fährt aus. Somit ist der Bewegungsablauf: -MM1-, -MM1+ 8 Festo Didactic

35 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 5. Funktion unterschiedlicher Ventiltypen Information Elektrisch betätigte Wegeventile werden mit Hilfe von Magnetspulen (Elektromagneten) geschaltet. Sie lassen sich prinzipiell in zwei Gruppen einteilen: Federrückgestellte Magnetventile Magnetimpulsventile Beschreiben Sie, wie sich die beiden Gruppen hinsichtlich Funktion und Verhalten bei Ausfall der elektrischen Energie unterscheiden. Federrückgestelltes Magnetventil Die betätigte Schaltstellung wird nur so lang gehalten, wie Strom durch die Magnetspule fließt. Die Ruhestellung ist durch die Rückstellfeder eindeutig definiert. Bei einem Ausfall der elektrischen Energie schaltet das Ventil durch die Rückstellfeder in die Ruhestellung. Dadurch können gefährliche Maschinenbewegungen ausgelöst werden. Zum Beispiel fährt die Kolbenstange eines Pneumatikzylinders in die Ausgangsstellung und löst die Fixierung eines Werkstückes. Magnetimpulsventil Zum Umschalten des Ventils ist nur ein kurzzeitiges Signal erforderlich. Die zuletzt eingenommene Schaltstellung bleibt aufgrund der Haftreibung auch im stromlosen Zustand erhalten. In der Ruhestellung sind die Magnetspulen stromlos, die Ruhestellung kann nicht eindeutig definiert werden. Bei einem Ausfall der elektrischen Energie behält das Ventil die letzte Schaltstellung bei. Dadurch können keine gefährlichen Maschinenbewegungen ausgelöst werden. Zum Beispiel behält die Kolbenstange eines Pneumatikzylinders ihre Arbeitsstellung bei und hält die Fixierung eines Werkstückes aufrecht. Festo Didactic

36 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 6. Direkte und indirekte Ansteuerung Erklären Sie den Unterschied zwischen direkter und indirektere Ansteuerung anhand folgender Anwendung: Elektrische Ansteuerung eines federrückgestellten 3/2-Wege-Magnetventils mit einem Tastschalter. Direkte Ansteuerung Wird der Tastschalter betätigt, fließt Strom durch die Magnetspule des Wegeventils. Der Elektromagnet zieht an, das Wegeventil schaltet in die betätigte Stellung. Loslassen des Tastschalters führt zur Unterbrechung des Stromflusses. Der Elektromagnet fällt ab, das Wegeventil schaltet in die Grundstellung, Indirekte Ansteuerung Wird ein Tastschalter betätigt, fließt bei der indirekten Steuerung Strom durch eine Relaisspule. Der Kontakt des Relais schließt und das Wegeventil schaltet. Die Schaltstellung bleibt so lange erhalten, wie Strom durch die Magnetspule bzw. die Relaisspule fließt. Wird der Stromfluss durch die Relaisspule unterbrochen fällt das Relais ab, das Wegeventil schaltet in die Ausgangsstellung. Die aufwendigere indirekte Ansteuerung wird immer dann eingesetzt, wenn Steuerstromkreis und Hauptstromkreis mit unterschiedlichen Spannungen arbeiten, der Strom durch die Magnetspule des Wegeventils den für den Tastschalter zulässigen Strom übersteigt, mit einem Tastschalter oder mit einem Stellschalter mehrere Ventile geschaltet werden oder Verknüpfungen zwischen den Signalen der verschiedenen Tastschalter erforderlich sind. 10 Festo Didactic

37 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 7. Bauart und Funktion elektrischer Schalter Beschreiben Sie Bauart und Funktion der abgebildeten Schalter. Bauart Tastschalter mit Schließerkontakt Funktion Bei einem Tastschalter bleibt die gewählte Schaltstellung nur erhalten, solange er betätigt ist. Der abgebildete Tastschalter übt die Funktion eines Schließers aus. Bei einem Schließer ist der Stromkreis in der Ruhestellung des Tasterschalters, d. h. im unbetätigten Zustand, unterbrochen. Durch Betätigen des Schaltstößels wird der Stromkreis geschlossen und Strom fließt zum Verbraucher. Nach Loslassen des Schaltstößels bewegt sich der Tastschalter durch die Federkraft in seine Ruhestellung zurück, so dass der Stromkreis unterbrochen wird. Bauart Stellschalter mit Öffnerkontakt Funktion Bei einem Stellschalter werden beide Schaltstellungen mechanisch verriegelt. Eine Schaltstellung bleibt also immer so lange erhalten, bis der Schalter erneut betätigt wird. Der abgebildete Stellschalter übt die Funktion eines Öffners aus. Bei einem Öffner ist der Stromkreis in der Ruhestellung des Stellschalters geschlossen. Bei Betätigen des Stellschalters wird der Stromkreis unterbrochen, erneute Betätigung schließt den Stromkreis wieder. Festo Didactic

38 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten Bauart Tastschalter mit Wechslerkontakt Funktion Bei einem Tastschalter bleibt die gewählte Schaltstellung nur erhalten, solange er betätigt ist. Der abgebildete Tastschalter übt die Funktion eines Wechslers aus. Bei einem Wechsler sind die Funktionen des Öffners und des Schließers in einem Gerät vereinigt. Bei einem Schaltvorgang wird ein Stromkreis geschlossen und ein weiterer Stromkreis geöffnet. Während des Umschaltens sind beide Stromkreise kurzzeitig unterbrochen. 8. Ergänzen des pneumatischen und elektrischen Schaltplans Ergänzen Sie den pneumatischen und den elektrischen Schaltplan der Prüfvorrichtung. Ergänzen Sie unvollständige Schaltzeichen. Kennzeichnen Sie die einzelnen Komponenten und tragen Sie die fehlenden Anschlussbezeichnungen ein. Pneumatischer Schaltplan Elektrischer Schaltplan 12 Festo Didactic

39 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 9. Ergänzen der Geräteliste Ergänzen Sie die Geräteliste. Tragen Sie Menge, Kennzeichnung und Benennung der benötigten Komponenten in die unten stehende Tabelle ein. Menge Kennzeichnung Benennung 1 -MM1 Zylinder, einfachwirkend 1 -RZ1 Drosselrückschlagventil 1 -QM1 3/2-Wege-Magnetventil 1 -XM1 Verteilerblock 1 -AZ1 Einschaltventil mit Filterregelventil 1 Druckluftquelle Pneumatische Komponenten Menge Kennzeichnung Benennung 1 -SF1 Tastschalter (Schließer) 1 -MB1 Magnetspule des 3/2-Wege-Magnetventils -QM1 1 Netzgerät 24 V DC Elektrische Komponenten 10. Aufbauen des pneumatischen und elektrischen Teils der Steuerung Beachten Sie beim Aufbau der Steuerung die folgenden Punkte: Benutzen Sie die Schaltpläne. Bezeichnen Sie die Komponenten. Verlegen Sie die Druckluftschläuche möglichst kurz. Stecken Sie die Druckluftschläuche bis zum Anschlag in die Steckverbindung. Markieren Sie angeschlossene Druckluftschläuche im pneumatischen Schaltplan. Stellen Sie die elektrischen Anschlüsse mit Sicherheits-Laborleitungen her. Markieren Sie angeschlossene Sicherheits-Laborleitungen im elektrischen Schaltplan. Festo Didactic

40 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 11. Überprüfen des Steuerungsaufbaus Beachten Sie bei der Inbetriebnahme der Steuerung die folgenden Punkte: Kontrollieren Sie alle Schlauchverbindungen. Schalten Sie die 24 V Spannungsversorgung ein. Schalten Sie die Druckluftzufuhr an der Wartungseinheit ein. Stellen Sie das Drosselrückschlagventil so ein, dass eine Ausfahrzeit von ca. 1 s eingehalten wird. Benutzen Sie hierzu eine Stoppuhr. Lassen Sie die Steuerung mehrmals einen kompletten Zyklus durchlaufen. Verletzungsgefahr beim Einschalten der Druckluft! Zylinder können selbsttätig aus- und einfahren. Verletzungsgefahr beim Abspringen von Druckluftschläuchen! Schalten Sie beim Abspringen von Druckluftschläuchen die Druckluftzufuhr sofort ab. 12. Beschreiben des Ablaufs der Steuerung Beschreiben Sie die einzelnen Schritte des Steuerungsablaufs. Ausgangsstellung Der Zylinder -MM1 ist in der hinteren Endlage, die Kolbenstange ist eingefahren. Schritt 1-2 Durch Betätigen des Tastschalters -SF1 (Schließerkontakt) wird der Stromkreis der Magnetspule -MB1 des 3/2-Wege-Magnetventils -QM1 geschlossen. Das 3/2-Wege-Magnetventil -QM1 schaltet um. Druckluft strömt in den Kolbenraum des Zylinders -MM1. Die Kolbenstange des Zylinders -MM1 fährt aus. Schritt 2-3 Sobald der Tastschalter -SF1 (Schließerkontakt) nicht mehr betätigt ist, wird der Stromkreis der Magnetspule -MB1 geöffnet. Das 3/2-Wege-Magnetventil -QM1 wird durch die Rückstellfeder des Ventils wieder in die Ausgangsstellung gebracht. Der Kolbenraum des Zylinders -MM1 wird entlüftet. Durch die Rückstellfeder des Zylinders -MM1 fährt die Kolbenstange wieder in die hintere Endlage. 14 Festo Didactic

41 Inhalt Aufgaben und Arbeitsblätter Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 3 Aufgabe 2: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung 15 Aufgabe 3: Verschließen von Dosen 25 Aufgabe 4: Abfüllen von Kunststoffgranulat 35 Aufgabe 5: Umlenken von Paketen 45 Aufgabe 6: Ausschieben von Brettern aus einem Schachtmagazin 55 Aufgabe 7: Optimieren der Prüfung von Getränkekisten 67 Aufgabe 8: Verschieben von Rollenbändern 79 Aufgabe 9: Umlenken von Flaschen 89 Aufgabe 10: Stanzen von Montagekeilen 101 Aufgabe 11: Palettieren von Dachziegeln 111 Aufgabe 12: Beheben einer Störung in einer Paletten-Ladestation 121 Festo Didactic

42 2 Festo Didactic

43 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten Lernziele Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben, kennen Sie den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders. kennen Sie den Aufbau und die Funktionsweise eines 3/2-Wege-Magnetventils. können Sie Betätigungsarten von Wegeventilen erkennen und skizzieren. können Sie eine direkte Ansteuerung erklären und aufbauen. Problemstellung Mit einer Prüfeinrichtung werden Getränkekisten auf ihre Vollständigkeit geprüft. Unvollständige Kisten werden durch Drücken eines Tastschalters vom Rollenband geschoben. Entwickeln Sie eine Steuerung, mit der dieser Prozess durchgeführt werden kann. Lageplan Prüfvorrichtung für Getränkekisten Festo Didactic

44 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten Beschreibung des Prozesses 1. An einem Handarbeitsplatz werden Getränkekisten kontrolliert. 2. Durch Drücken eines Tastschalters schiebt die Kolbenstange eines einfachwirkenden Zylinders nicht komplett gefüllte Getränkekisten von der Transportbahn. 3. Nach Loslassen des Tastschalters fährt die Kolbenstange in die hintere Endlage zurück. Randbedingungen Es soll ein einfachwirkender Zylinder eingesetzt werden. Die Steuerung des Zylinders soll durch einen Tastschalter ausgeführt werden. Bei Energieausfall soll die Kolbenstange des Zylinders in die hintere Endlage einfahren. Arbeitsaufträge 1. Beschreiben Sie die Funktion pneumatischer Arbeitselemente. 2. Ergänzen Sie die Schaltzeichen von Magnetventilen. 3. Beschreiben Sie die Bedeutung und Funktion von Anschlussbezeichnungen von Ventilen. 4. Beschreiben Sie den Einfluss der Ruhestellung von Wegeventilen auf den Bewegungsablauf eines Zylinders. 5. Beschreiben Sie die Funktion unterschiedlicher Ventiltypen. 6. Erklären Sie den Unterschied zwischen direkter und indirekter Ansteuerung. 7. Beschreiben Sie die Bauart und Funktion von elektrischen Schaltern. 8. Ergänzen Sie den pneumatischen und den elektrischen Schaltplan. 9. Ergänzen Sie die Geräteliste. 10. Bauen Sie den pneumatischen und elektrischen Teil der Steuerung auf. 11. Überprüfen Sie den Steuerungsaufbau. 12. Beschreiben Sie den Ablauf der Steuerung. Arbeitshilfen Tabellenbücher Lehrbuch Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik Datenblätter der Komponenten Konstruktions- und Simulationssoftware FluidSIM P WBT Elektropneumatik 4 Name: Datum: Festo Didactic

45 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 1. Funktion pneumatischer Arbeitselemente Information Pneumatische Arbeitselemente lassen sich in zwei Gruppen unterteilen: Arbeitselemente mit geradliniger Bewegung Arbeitselemente mit drehender Bewegung Beschreiben Sie die abgebildeten Arbeitselemente und ihre Funktion. Funktion Funktion Festo Didactic Name: Datum: 5

46 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten Funktion 2. Schaltzeichen von Magnetventilen Ergänzen Sie die Schaltzeichen mit Hilfe der Beschreibungen der entsprechenden Komponenten. Direkt gesteuertes 3/2-Wege-Magnetventil, in Ruhestellung geöffnet, mit Handhilfsbetätigung, Rückstellung durch Luftfeder Vorgesteuertes 3/2-Wege-Magnetventil, in Ruhestellung gesperrt, mit Handhilfsbetätigung, Rückstellung durch mechanische Feder 6 Name: Datum: Festo Didactic

47 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 3. Anschlussbezeichnungen von Ventilen Information Um eine falsche Verschlauchung von Wegeventilen zu vermeiden, werden die Ventilanschlüsse (Arbeits- und Steuerleitungen) sowohl am Ventil selbst als auch im Schaltplan nach ISO gekennzeichnet. Beschreiben Sie Bedeutung und Funktion der nachstehenden Anschlussbezeichnungen. Anschlussbezeichnung Bedeutung und Funktion 1 2, 4 3, /84 Festo Didactic Name: Datum: 7

48 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 4. Ruhestellung von Wegeventilen Information Ein elektrisch betätigtes 3/2-Wege-Magnetventil hat zwei Schaltpositionen. Es kann in Ruhestellung (unbetätigt) bzw. in Schaltstellung (betätigt) sein. In Ruhestellung kann das Ventil gesperrt oder geöffnet sein. Ein einfachwirkender Zylinder wird von einem elektrisch betätigten 3/2-Wege-Magnetventil angesteuert. Beschreiben Sie die Auswirkungen, die sich durch die unterschiedlichen Ruhestellungen auf den Bewegungsablauf des Zylinders ergeben: 3/2-Wege-Magnetventil, Ruhestellung gesperrt 3/2-Wege-Magnetventil, Ruhestellung geöffnet 8 Name: Datum: Festo Didactic

49 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 5. Funktion unterschiedlicher Ventiltypen Information Elektrisch betätigte Wegeventile werden mit Hilfe von Magnetspulen (Elektromagneten) geschaltet. Sie lassen sich prinzipiell in zwei Gruppen einteilen: Federrückgestellte Magnetventile Magnetimpulsventile Beschreiben Sie, wie sich die beiden Gruppen hinsichtlich Funktion und Verhalten bei Ausfall der elektrischen Energie unterscheiden. Federrückgestelltes Magnetventil Magnetimpulsventil Festo Didactic Name: Datum: 9

50 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 6. Direkte und indirekte Ansteuerung Erklären Sie den Unterschied zwischen direkter und indirektere Ansteuerung anhand folgender Anwendung: Elektrische Ansteuerung eines federrückgestellten 3/2-Wege-Magnetventils mit einem Tastschalter. Direkte Ansteuerung Indirekte Ansteuerung 10 Name: Datum: Festo Didactic

51 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 7. Bauart und Funktion elektrischer Schalter Beschreiben Sie Bauart und Funktion der abgebildeten Schalter. Bauart Funktion Bauart Funktion Festo Didactic Name: Datum: 11

52 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten Bauart Funktion 8. Ergänzen des pneumatischen und elektrischen Schaltplans Ergänzen Sie den pneumatischen und den elektrischen Schaltplan der Prüfvorrichtung. Ergänzen Sie unvollständige Schaltzeichen. Kennzeichnen Sie die einzelnen Komponenten und tragen Sie die fehlenden Anschlussbezeichnungen ein. Pneumatischer Schaltplan Elektrischer Schaltplan 12 Name: Datum: Festo Didactic

53 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 9. Ergänzen der Geräteliste Ergänzen Sie die Geräteliste. Tragen Sie Menge, Kennzeichnung und Benennung der benötigten Komponenten in die unten stehende Tabelle ein. Menge Kennzeichnung Benennung 1 -XM1 Verteilerblock 1 -AZ1 Einschaltventil mit Filterregelventil 1 Druckluftquelle Pneumatische Komponenten Menge Kennzeichnung Benennung 1 Netzgerät 24 V DC Elektrische Komponenten 10. Aufbauen des pneumatischen und elektrischen Teils der Steuerung Beachten Sie beim Aufbau der Steuerung die folgenden Punkte: Benutzen Sie die Schaltpläne. Bezeichnen Sie die Komponenten. Verlegen Sie die Druckluftschläuche möglichst kurz. Stecken Sie die Druckluftschläuche bis zum Anschlag in die Steckverbindung. Markieren Sie angeschlossene Druckluftschläuche im pneumatischen Schaltplan. Stellen Sie die elektrischen Anschlüsse mit Sicherheits-Laborleitungen her. Markieren Sie angeschlossene Sicherheits-Laborleitungen im elektrischen Schaltplan. Festo Didactic Name: Datum: 13

54 Aufgabe 1: Prüfen von Getränkekisten 11. Überprüfen des Steuerungsaufbaus Beachten Sie bei der Inbetriebnahme der Steuerung die folgenden Punkte: Kontrollieren Sie alle Schlauchverbindungen. Schalten Sie die 24 V Spannungsversorgung ein. Schalten Sie die Druckluftzufuhr an der Wartungseinheit ein. Stellen Sie das Drosselrückschlagventil so ein, dass eine Ausfahrzeit von ca. 1 s eingehalten wird. Benutzen Sie hierzu eine Stoppuhr. Lassen Sie die Steuerung mehrmals einen kompletten Zyklus durchlaufen. Verletzungsgefahr beim Einschalten der Druckluft! Zylinder können selbsttätig aus- und einfahren. Verletzungsgefahr beim Abspringen von Druckluftschläuchen! Schalten Sie beim Abspringen von Druckluftschläuchen die Druckluftzufuhr sofort ab. 12. Beschreiben des Ablaufs der Steuerung Beschreiben Sie die einzelnen Schritte des Steuerungsablaufs. Ausgangsstellung Schritt 1-2 Schritt Name: Datum: Festo Didactic